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反渗透技术在钢厂水处理中的应用

目前,我国面临着两方面的矛盾:一方面是水资源的过度贫乏,另一方面钢铁工业不断扩大生产规模,用水量不断增加。如何实现对于钢厂的污水再利用,减少对于新水的损耗,实现钢铁企业的持续健康发展,是当前钢铁企业需要解决的重要问题,并且也是保护我国环境,造福子孙后代的一件大事。 钢厂在炼钢、冷却等操作中会产生大量的废水,在车间地面清洗和职工生产生活中也会生成一定的废水,这部分污水的综合水量较多、水质波动范围大,并且含有较多的悬浮杂质,需要处理后才能排放或循环利用。常规的水处理技术只能减少废水中的不容杂质以及部分重金属的含量,却不能满足更高的水质要求,而反渗透技术可以取得更好的净化效果,实现废水的零污染排放或循环再利用,这对于水资源紧缺的我国来说,具有重要的现实意义。 1 反渗透技术的原理 反渗透技术是一种通过反渗透膜将污水中的有害盐分、有机物等从水中分离出来的新兴技术,其技术的关键是反渗透膜,反渗透膜是一种具有选择透过性的高分子膜材料,它对污水中的不同成分具有不同的渗透速率,其中水分子对膜的穿透速率较高,而可溶性盐和其他一些分子量较大的有机物对膜的渗透速率较低,从而实现了杂质与纯水的渗透分离。 

2 反渗透水处理的工艺流程 在进行反渗透处理之前,必须对污水进行预处理,快速除去水中的不溶杂质,以减小后续反渗透工艺中反渗透膜的负担,降低对反渗透膜的损坏,延长其使用寿命,并提高反渗透水处理的效率。

预处理装置通过一系列操作实现水质的初步改善,它主要由几下几部分结构组成: 

(1)沉降池。通过向沉淀池中加入聚合氯化铝等絮凝剂,以及调整水体的PH,破坏污水的胶体环境,促使一些悬浮杂质自行沉降下来。 (

2)过滤器。过滤器中一般装有沙石、活性炭等吸附剂,可以对水中的悬浮杂质进行过滤和吸附,使不容杂质进一步减少。 

(3)去COD氧化池。氧化池可以氧化水中的还原性杂质,特别是一些有机杂质,从而降低水的COD,防止有机物对反渗透膜造成堵塞。 

(4)UF微滤系统。UF系统的核心元件是UF微滤膜,这是一种表面遍布微小细孔的渗透膜,但不同于反渗透膜,它的孔径相对要大一些,只能拦截水中的微小不容杂质,对溶于水中的杂质没有过滤效果。 经过预处理后的水仍然不能进行反渗透处理,还需要用阻垢剂和保安过滤装置进行进一步的处理,然后便可以用高压泵送入RO反渗透装置进行净化,通过一系列的参数调整,设置合理的污水流速和泵压,使纯水不断的过滤出来,而可溶性盐等杂质不断累积和浓缩。为保障正常的产水效率和设备的正常运转,还要即时调整泵压,定期处理浓缩盐水,同时做好膜的清洗工作。反渗透技术处理之后的水在完成PH调节等后续操作后就达到了排放标准或生产用水标准,可以直接排放或供其他地方循环利用。反渗透技术总的处理流程如图1所示:

 3 反渗透处理过程中常见的问题及其对策 反渗透处理是整个水处理中的关键环节,直接决定产水的水质,它对预处理后的水进行深度过滤操作,将水中的可溶性杂质等也分离出来,从而使污水真正的得到净化。经过反渗透处理后得到的水可以投入钢厂的生产之中循环利用,大大节省了水资源,同时有效的保护了环境。但是反渗透处理系统运行一段时间后容易出现各种问题,影响反渗透系统的持续运行。

其主要问题有以下两点: 

3.1 浓差极化现象及对策 浓差极化将会带来以下几点不利的影响:一是增大渗透压,减小渗透量;二是使膜两侧的浓度差加大,使较多的可溶性盐渗透到纯水一侧,降低了纯水的水质;三是膜表面的高浓度杂质容易诱发结块,使膜阻塞,不仅增加了膜的洗涤工作,而且导致膜的工作性能出现不可逆转的降低;四是诱发膜表面的胶体玷污,因为一些胶状物质对膜的粘附性更强,比可溶性盐分的扩散速率还要慢,久而久之导致膜的表面被胶体玷污,降低了渗透效率。针对以上几点问题,可以采取以下对策:一是有节制的进行反渗透处理工作,不能忙目的追求效率,要将通水工作量限制在一定的范围内;二是掌握水的******回收率,太低的话影响水处理的效率,太高的话会增加膜的负荷,最终也会降低水处理的效率;三是针对膜的材质进行生产和维护工作,每一种膜因为材质和生产工艺的不同,其使用和保养方面的注意事项也不同,必须针对性的制定生产和保养计划。 

3.2 膜污染现象及对策 膜污染是指因为各种形式引起的膜表面污浊物质的累积或膜孔径里的杂质堵塞,它使膜的渗透通道变小、减少,从而增大了水分子通过的难度,导致膜的渗透性能下降。膜污染包括杂质的沉淀、吸附以及微生物的附着、滋生,这种污染现象是不可避免的,只要膜与污水接触就会发生,因此只能尽量延缓膜污染的进度。目前主要有以下几种针对膜污染的防范措施:一是加入膜阻垢剂,阻垢剂对晶体的生长有破坏作用,对离子具有较强的螯合作用,可以结合离子生成溶解度较高的螯合物,减少了离子结晶和沉淀现象的发生,部分阻垢剂还具有促使晶粒分散的作用,也有效的减少了晶体的生成;二是妥善做好膜的清洁工作,在合适的时间,用合适的药剂和手段对其进行清洗,一般在发生下列情况时,就可以进行膜的清洗工作: 

(1)在其他参数正常的情况下,产水量减少了百分之10以上;

(2)送水泵的压力提高到百分之10以上时才能满足正常的产水效率;

(3)产水的品质降低百分之10以上,杂质的渗透率增加百分之10以上;

(4)设备各结构之间的压力差值显著增大。 根据上述参数确定膜的性能出现问题时,就要制定合理的清洗方案,整个过程分为冲刷、浸润、循环渗透三大步骤。冲刷过程又可以分为化学冲刷和普通冲刷两步操作,化学冲刷是通过特殊药剂配置的化学冲洗剂与设备上的各种杂质反应,从而使杂质分解和除去,而普通冲刷是化学冲刷的补充工作,可以清除残留的化学药剂,避免药剂对膜造成侵蚀。浸润是使膜在清洗液中进行充分的浸泡,既能使膜上的杂质与清洗液充分反应,又能促使杂质从膜上脱离。循环操作是使膜与清洗液进行全方位、动态、反复的交触,通过纵向的渗透和横向的摩擦,使膜内部的杂质也能得到有效的清洗。通过以上几种手段的配合使用,可以最大程度的恢复膜的使用性能,并将对膜的损坏控制在最低程度,既提高了水处理的效率,又降低了水处理的成本,为反渗透水处理的可持续发展提供了有力保障。 

4 结语 随着水紧缺、水污染的不断加重,以及人们环保意识的不断增强,国家在污水处理和排放方面的要求越来越严格,促使企业逐渐加大了对工业水处理的研究和投资力度,催生了众多的水处理技术和方案,反渗透技术便是其中较为成熟和普及的一种方案。而且随着高分子材料技术的不断发展,未来必将研发出渗透效率更高、使用寿命更长的新型反渗透膜,更好的造福于环境和人民。